Ce variabilitate creează o diversitate genetică uriașă. Diversitatea genetică în populațiile umane. Selecția naturală și evoluționismul

Organismele vii din cadrul unei populații se schimbă. Alelele definesc diferite trăsături care pot fi transmise de la părinte la urmași. Schimbarea genelor este importantă pentru proces.

Diversitatea genetică care apare într-o populație este aleatorie și procesul de selecție naturală nu are loc. Selecția naturală este rezultatul unei interacțiuni între diversitatea genetică dintr-o populație și mediu.

Mediul determină ce opțiuni sunt mai favorabile. Astfel, trăsăturile mai favorabile sunt transmise urmașilor în viitor.

Cauzele diversității genetice

Diversitatea genetică se datorează în principal mutației ADN-ului, fluxului de gene (mișcarea genelor de la o populație la alta) și . Datorită faptului că mediul este instabil, populațiile care sunt variabile genetic se vor putea adapta mai bine la situații în schimbare decât cele care nu conțin diversitate genetică.

Mutația ADN: este o modificare a secvenței ADN. Aceste varietăți de secvențe pot fi uneori benefice pentru organisme. Majoritatea mutațiilor care au ca rezultat modificări genetice provoacă trăsături care nu sunt nici benefice, nici dăunătoare.
Fluxul genelor: numită și migrație de gene, fluxul de gene introduce noi gene într-o populație pe măsură ce organismele migrează într-un mediu diferit. Noi combinații de gene sunt posibile prin prezența de noi alele în grupul de gene.
Reproducere sexuală: promovează schimbarea genetică prin producerea diferitelor combinații de gene. este procesul prin care sau sunt create. Variația genetică apare atunci când alelele din gameți se separă și se combină aleatoriu la fertilizare. Recombinarea genetică a genelor are loc și atunci când segmentele de gene sunt încrucișate sau rupte în timpul meiozei.

Exemple de diversitate genetică

Culoarea pielii umane, culoarea părului, ochii de diferite culori, gropițele și pistruii sunt toate exemple de variație genetică care poate apărea într-o populație. Exemple de modificări genetice la plante sunt frunzele modificate și dezvoltarea florilor care seamănă cu insectele pentru a atrage polenizatorii.

Această subsecțiune se concentrează pe aspectele biopolitice ale diversității genetice umane. Această problemă poate fi considerată în contextul diversității genetice a bios-ului în ansamblu (cf. mai sus 3.2.). Se știe că orice intern eterogen sistemul are o rezervă suplimentară de stabilitate. Prin urmare, biopoliticianul V.T. Anderson și-a adăugat vocea la toate protestele împotriva cultivării câtorva, sau mai rău, a unei varietăți de culturi agricole la scară planetară (Anderson, 1987). Fascinația pentru cultivarea potrivirii genotipurilor, deși vândute sub diferite etichete de soiuri, soiurile de porumb Anderson a considerat unul dintre motivele pentru care printre plantele de porumb nu erau suficient de rezistente la americanii afectați. Agricultură boli în anii '70. Eroziunea (epuizarea) fondului genetic al plantelor cultivate și al animalelor domestice, epuizarea fondului genetic al biosferei în ansamblu - problema globala, a cărui soluție include politic fonduri. Este necesară elaborarea unei legislații internaționale privind crearea băncilor de gene (de exemplu, sub formă de mostre de semințe de plante de diferite soiuri și specii), privind măsurile împotriva monopolului Occidentului privind depozitarea, brevetarea, vânzarea pe piața internațională a plantelor. soiuri și rase de animale și protecția drepturilor țărilor din Lumea a Treia, unde fondul genetic de plante și animale este cel mai bogat.

O parte integrantă a biosului divers și în același timp unificat intern („corpul biosului” în cuvintele președintelui Organizației Internaționale Biopolitice A. Vlavianos-Arvanitis) este umanitatea, eterogenă genetic și diversă fenotipic - în aparență. și caracteristici fiziologice, psihologice, comportamentale. Prin diversitatea opțiunilor individuale se manifestă unitatea umanității ca parte integrantă a „corpului biosului” planetar. Se știe că omenirea, ca orice sistem, câștigă în durabilitate datorită diversității, inclusiv genetice. Chiar și semnele care provoacă consecințe negative în condiții date pot fi benefice în. situatie schimbata. Diversitatea fondurilor genetice contribuie la supraviețuirea societății.

Acest lucru poate fi demonstrat cu un exemplu anemia celulelor secera- o boală ereditară umană cauzată de o mutație punctuală (înlocuirea unei perechi de baze în ADN). Gena mutantă codifică lanțuri polipeptidice defecte ale hemolobinei, o proteină din sânge care transportă oxigen. După cum sa menționat mai sus, genele sunt reprezentate în organism în două copii. Dacă ambele gene ale hemoglobinei sunt mutate, apare o formă severă, adesea fatală, de anemie falciformă din cauza aportului insuficient de oxigen. Cu toate acestea, un individ cu gene mixte (o copie normală și o copie mutantă) are suficientă hemoglobină normală pentru a supraviețui și, în plus, are avantajul de a fi mai rezistent la tropicale. malarie decât un individ fără mutație. Prin urmare, în acele regiuni ale lumii în care malaria este răspândită, această mutație. poate fi considerată utilă și, din acest motiv, poate fi distribuită în populație.

Cu toate acestea, faptul diversității genetice a omenirii provoacă o atitudine ambivalentă față de sine. Nu toată lumea împărtășește ideea strălucitoare și roz că „fiecare / individ uman / este frumos, ... diversitatea este minunată”. (aceste rânduri sunt scrise de F. Rushton cu sarcasm). De ce oamenilor nu le place diversitatea genetică? Ce probleme biopolitice generează? Să luăm în considerare aceste probleme.

6.3.1. Variații individuale. Mitul comunității genetice a națiunilor. Un grad ridicat de polimorfism genetic uman la nivel individual se referă la diferite categorii ale trăsăturilor sale - de la culoarea părului și a ochilor până la factori biochimici și caracteristici comportamentale (în măsura în care acestea din urmă sunt fixate genetic, vezi mai sus). O bună ilustrare a polimorfismului genelor este diversitatea sistemelor compatibilitate tisulară (histocompatibilitate)HL-A, care permit în general peste un milion și jumătate de opțiuni (Khrisanfova, Perevozchikov, 1999).

Până acum, întrebarea rămâne în ce măsură atracția reciprocă a oamenilor (prietenia, căsătoria, cooperarea în aceeași organizație politică etc.) este dictată de similitudinea evaluată subconștient a sistemelor de compatibilitate tisulară sau de alți parametri determinați genetic. Suntem ca șoarecii, în care sistemele de compatibilitate tisulară sunt similare la indivizii unui sistem biosocial și diferă la indivizi de la diferite astfel de sisteme? Philip Rushton insistă asupra rolului important al genelor similare în alegerea unui prieten, soț, partener, în plus, îl consideră unul dintre principalele mecanisme de formare a grupurilor etnice (triburi, națiuni etc.); alți autori contestă importanța acestor factori, considerând că, de exemplu, națiunea este rezultatul unei „rudențe fictive” (Masters, 1998), o amăgire comună unui grup de oameni cu privire la originea lor (Anderson, 1987) și la nivel național. conștiința de sine este rezultatul îndoctrinării politice a oamenilor (vezi secțiunea 5). Într-adevăr, multe date genetice indică o eterogenitate foarte semnificativă a majorității națiunilor, ceea ce nu ne permite să vorbim despre o „comunitate genetică” semnificativă a reprezentanților acestora. Aceasta este în conformitate cu datele studiilor fenotipice - studiul tipurilor antropologice care coexistă în cadrul fiecărei națiuni.

6.3.2. Anomalii genetice.În legătură cu diversitatea genetică individuală, există probleme cu fațetele politice și etice privind așa-numitele „anomalii genetice” și, în consecință, conceptul de „normă”. De exemplu, care dintre caracteristicile genetice individuale ar trebui să trateze, să elimine societatea? În subsecțiunea anterioară, am vorbit deja despre formele subclinice, adaptabile social, de schizofrenie și psihoză maniaco-depresivă. Sunt chiar „șterse”, dar totuși o patologie (și apoi problema limitării nașterii, măsuri terapeutice etc.) poate fi pusă sau sunt încă opțiuni acceptabile pentru psihic, comportament, de altfel, purtând o serie de calități valoroase din punct de vedere social . Nu este un secret pentru nimeni că multe talente, și mai ales genii, aveau „anomalii” mentale evidente, care, de exemplu, le permiteau să vadă conexiuni între lucruri care erau inaccesibile „laicului mediu”. Unul dintre testele de predispoziție la schizofrenie se bazează tocmai pe capacitatea de a grupa obiecte în funcție de proprietăți care nu sunt vizibile pentru „oamenii normali”!

Unele anomalii provoacă, fără îndoială, consecințe grave asupra sănătății și vieții individului, cum ar fi progerie- Îmbătrânirea prematură, care apare deja la copiii de 8-10 ani! Cu toate acestea, într-o serie de alte cazuri, însuși conceptul de „anomalie genetică” provoacă probleme serioase. Înainte de a defini „abaterea de la normă”, este necesar să definim conceptul de „normă”, care este foarte problematic. După cum arată exemplul de celule falciforme de mai sus, chiar și caracteristicile anormale aparent dăunătoare pot fi benefice în anumite situații (anemia cu celule secera în malaria tropicală). Ce zici de „anomaliile” non-medicale precum polidactilie(6-7 degete de la mâini și de la picioare) care pot cauza respingere socială ca „deformări” sau pot fi privite pozitiv ca o „trăsătură interesantă” a individului? La urma urmei, persoanele cu șase degete (și cu atât mai mult cu șapte degete) pot lua acorduri de 12 sau 14 note care sunt inaccesibile oamenilor obișnuiți și, poate, stăpânesc tastaturi speciale de computer potrivite numai pentru ei sau sisteme de arme cu un număr mare de butoane. Oare cei cu șase degete nu sunt o minoritate specială care în țări democratice precum SUA își pot revendica drepturile politice (cum ar fi lesbienele sau persoanele cu dizabilități)! Vor decide polidactilii (și nu numai ei) că sunt o formă evolutivă progresivă, în raport cu care suntem ceva ca arhantropii? Și OMSîndreptățit să conteste o astfel de decizie? Probleme ca acestea iese în calea eugeniei, vezi în continuare. subsecțiunea).

Subliniem încă o dată că diversitatea individuală este determinată doar parțial de polimorfismul genetic. Într-o foarte mare măsură, oamenii sunt diferiți „extern și intern” din cauza diferenţierea impactului asupra acestora al factorilor de mediu. Chiar și frații (inclusiv gemenii identici genetic) din aceeași familie încă nu sunt crescuți la fel: sunt tratați oarecum diferit, ceea ce provoacă diferențe în ceea ce privește capacitatea de învățare, calitățile personale, anomaliile patologice care există chiar și între gemeni.

6.3.3. Eugenia este un set de programe sociale de îmbunătățire a fondului genetic al omenirii (din cuvintele grecești: eu - „bine”, geneza - „origine”). Omul de știință englez Francis Galton, fondatorul eugeniei, este cunoscut în primul rând pentru lucrările sale „Despre ereditatea talentului” (1864), „Hereditatea talentului, legile și consecințele sale” (1869) etc. Analiza biografiilor oameni de seamă l-a condus la concluzia că abilitățile și talentele sunt determinate genetic. Li s-a dat sarcina de a îmbunătăți ereditatea omenirii prin selectarea calităților utile și eliminarea celor dăunătoare, care este esența eugeniei. Opinii similare au fost exprimate în Rusia de profesorul de medicină V.M. Florinsky (Universitatea Tomsk) în cartea „Îmbunătățirea și degenerarea rasei umane” (1866). Ulterior, mișcarea eugenică s-a răspândit în diferite țări.

În centrul măsurilor eugenice se află metodele de selecție (selecție). Eugenia se împarte în pozitiv(stimularea răspândirii genotipurilor benefice) și negativ(stabilirea barierelor în calea răspândirii factorilor ereditari nocivi în societate). Ambele opțiuni pot diferi în ceea ce privește gradul de severitate al măsurilor respective. Eugenia negativă se poate manifesta prin restrângerea căsătoriilor strâns legate și prin crearea unor centre de consiliere biomedicală care informează oamenii despre posibilele consecințe nedorite ale anumitor legături de familie. Într-o versiune mai severă, eugenia negativă presupune restrângerea funcției reproductive a persoanelor cu gene nedorite (pacienți psihici, alcoolici, criminali) până la sterilizare. Eugenia pozitivă implică crearea unor condiții favorabile pentru nașterea membrilor selectați (nobili, sănătoși din punct de vedere fizic, frumoși, talentați și așa mai departe) prin stimulente materiale și morale. S-ar putea să încerce să stabilească obiectivul ambițios de a crește o nouă persoană prin selectarea genotipurilor obținute la urmașii unor oameni care au calități remarcabile. Eugenia negativă a fost pusă în practică la începutul secolului al XX-lea în SUA, Germania, Suedia, Norvegia și alte țări sub forma unor legi privind sterilizarea anumitor grupuri de indivizi (de exemplu, cei cu patologie psihică).

„Societatea Eugenică Rusă”, creată în 1920 și a inclus oameni de știință genetici proeminenți: N.K. Koltsova (presedinte), A.S. Serebrovsky, V.V. Bunak și colab., au respins eugenia negativă și au adoptat eugenia pozitivă. Remarcabilul genetician Herman Meller, autorul scrisorii I.V. Stalin, în sprijinul eugeniei pozitive, a susținut o „cruciada” în favoarea măsurilor eugenice. Dezvoltarea ulterioară a științei străine și interne a dus la o răcire semnificativă a interesului pentru eugenie, care se datorează și unor motive politice. Eugenia în Germania s-a murdărit cu legături cu regimul nazist, în URSS persecuția geneticii T.D. Lysenko și susținătorii săi, printre alte argumente, s-au acoperit cu referiri la natura inumană a eugeniei, în special a celor negative.

În ciuda tuturor acestor lucruri, eugenia în zilele noastre este prea devreme pentru a „preda muzeului de istorie”. Este reînviat odată cu primirea de noi date științifice despre real contribuția factorilor ereditari (dar să nu uităm: această contribuție este parțială și implementarea ei depinde în mare măsură de factorii de mediu, experienta de viata, vezi 6.2.) în anumite abilități, trăsături de personalitate, caracteristici comportamentale, anomalii mentale ale unei persoane. Eugenia este, de asemenea, reînviată, pe măsură ce apar tot mai multe oportunități de a influența fondul genetic al oamenilor prin inseminare artificială, Inginerie geneticăși, într-un viitor nu atât de îndepărtat, clonarea umană. În anii 60 ai secolului XX, A. Toffler în cartea „Al treilea val” a întrebat dacă oamenii ar trebui restructurați biologic în conformitate cu cerințele profesionale. În 1968, cunoscutul genetician L. Pauling a propus introducerea unui control obligatoriu al întregii populații pentru anomalii genetice. El a sugerat marcarea tuturor purtătorilor de gene nedorite (de exemplu, cu un tatuaj pe frunte). În anii 60, eforturile savantului american H. Muler au creat Banca de spermă a laureaților Nobel(vezi Mendelsohn, 2000). Cam în aceiași ani, A. Somit considera „ politică socialăîn domeniul eugeniei” una dintre „problemele tulburătoare care se profilează la orizont” (Somit, 1972. P.236).

Anxietatea luminii biopoliticii nu era neîntemeiată. Astăzi, unele figuri influente din știință susțin atât eugenia pozitivă, cât și negativă. Pe paginile culegerii „Cercetare în biopolitică, vol. 5" E.M. Miller susține eugenia ca un efort de îmbunătățire a fondului genetic al unei populații. Dacă are succes, eugenia promite o creștere a productivității medii a lucrătorilor (care vor avea abilități remarcabile), o reducere a cheltuielilor sociale pentru caritate și sprijin pentru cei care nu își pot câștiga existența pentru ei înșiși, o scădere a numărului de infractori, deoarece criminalitatea „are o componentă ereditară semnificativă”. Miller propune măsuri eugenice specifice (dintre care unele, spune el, sunt deja practicate chiar și în țările democratice): să nu permită criminalilor condamnați să-și vadă soțiile și prietenele pentru a limita numărul copiilor cu gene „criminale”; să castreze violatorii sexuali, deoarece comportamentul lor este programat în gene; oferi celor săraci sterilizare pentru un bonus în numerar de 5.000-10.000 de dolari, deoarece calitățile care duc la sărăcie (în special, dorința de plăceri de astăzi în detrimentul planurilor pe termen mai lung) sunt asociate și cu factori genetici. Considerând creșterea zero a populației ca fiind situația demografică optimă, Miller pledează pentru o atitudine diferențiată față de reproducerea diferiților indivizi - cel mai promițător guvern ar trebui să permită până la 3-4 copii, și mai puțin de dorit din punct de vedere genetic - doar un copil sau chiar să-i descurajeze de la procreare (spun ei, nu numai în ea este bucuria vieții). F. Salter și mai ales F. Rushton, care se consideră biopoliticieni, nu sunt departe de vederile eugenice. LA anul trecut cele mai recente tehnologii genetice pun pe ordinea de zi problema posibilitatii „îmbunătățirea genetică” a oamenilor (îmbunătățirea genetică)(vezi 7.3. de mai jos).

Oricare ar fi date noi despre determinarea genetică parțială a fațetelor importante din punct de vedere social ale indivizilor umani ar putea fi oferite de eugeniștii moderni, ei nu pot trece pe lângă o serie de obiecții serioase care au semnificație atât politică, cât și etică:

· Măsurile eugenice ignoră dependența calităților umane de mediu, experiența de viață. După cum sa menționat mai sus, mediul stabilește unele diferențe în caracteristicile chiar și ale gemenilor identici genetic. N.K. Nu fără motiv, Koltsov, pe lângă eugenie, a avut în vedere și „eufenica” - formarea calităților bune sau corectarea manifestărilor dureroase ale eredității la o persoană prin crearea unor condiții adecvate (medicamente, dietă, educație etc.).

· Apare întrebarea, „la ce standard ar trebui să se potrivească o rasă de oameni „îmbunătățită”? Sub geniu, atlet, vedetă de cinema sau om de afaceri? Sau poate ceva în media aritmetică? Cine ar trebui să decidă această problemă? Dacă vom urma calea eugenismului, atunci judecătorii vor fi numiți de dictatori, clanuri criminale și organizații foarte bogate. Și pentru acești judecători va fi o luptă acerbă între partide și grupuri.

· După cum sa menționat deja mai sus, pentru o populație a oricărei specii date, condiția bunăstării și adaptabilității la mediu este păstrarea unei diversități genetice semnificative. Același lucru este valabil și pentru societatea umană: funcționarea ei armonioasă și stabilă este posibilă numai dacă în ea există oameni cu abilități, înclinații și temperamente foarte diferite. Eugenia, în implementarea sa, amenință să taie această diversitate naturală, poate împărți umanitatea în caste stabile genetic („elită” și „anti-elite”, potrivite ca carne de tun, de exemplu).

În lumina unor astfel de obiecții, în biopolitica contemporană, noțiunea mai populară de consiliere genetică medicalăîn centre de planificare familială, care nu înlătură individului libertatea de alegere în legătură cu crearea unei familii și nașterea copiilor, ci permite oamenilor să prevadă consecințele anumitor decizii, să obțină informații despre punctele forte și punctele slabe ale genotipului lor. Funcția centrelor de planificare familială este de a pune întrebări oamenilor, nu de a lua decizii pentru ei. Astfel de „centre de planificare familială” vor ajuta, de asemenea, la rezolvarea multor alte probleme biopolitice (vezi secțiunea 7 a cărții).

6.3.4. Diferențele rasiale ca problemă biopolitică. Să luăm în considerare unul dintre exemplele importante din punct de vedere biopolitic ale diversităţii genetice a omenirii la nivel de grupuri (subpopulaţii). Este bine cunoscut faptul că omenirea este formată din mai mulți curse- ecuatorială (negro-australoid), eurasiatic (caucazoid, caucazian), asiatico-american (mongoloid). Acestea sunt așa-numitele curse mari; multe clasificări împart rasa ecuatorială în rase negroide (africane) și australoide (nativi și negritos), iar rasa asiatico-americană în rase mongoloide (în sens restrâns - asiatice) și americane („indiene”). Există și mai multe clasificări fracționale. Ne vom uita la diferențele rasiale din punct de vedere genetic.

Există o definiție genetică rasă Cum o populație mare de indivizi umani, care împărtășesc unele dintre gene care se pot distinge de alte rase prin genele lor comune. Se știe, de asemenea, în ce măsură conceptul de „rasă” este semnificativ social și politic, cât de des diferențele rasiale determinate genetic au servit drept scuză pentru o formă sau alta. discriminare rasială sau concepte de eugenie. Datele geneticii moderne sunt însă de așa natură încât mulți cercetători consideră conceptul de rasă (ca criteriu de clasificare) de puțină importanță.

Sa dovedit a fi o sarcină dificilă și prost răsplătitoare să identifici „genele comune”, așa cum este cerut de definiția de mai sus a rasei. Deci, dacă prin „gene comune” înțelegem genele care sunt prezente doar într-una dintre rase, atunci aceste gene sunt puține și nu sunt bine înțelese (un exemplu sunt genele responsabile pentru pliul vertical al pleoapei superioare si caracteristic doar pentru Rasa mongoloidă). În majoritatea cazurilor studiate, nu vorbim despre special gene care sunt unice pentru acea rasă, dar numai despre frecvente diferite aceleași gene în rase diferite. Da, gena enzimei lactază, necesar pentru asimilarea laptelui integral, este mult mai frecvent la caucazieni decât la reprezentanții celorlalte două rase. Printre caracteristicile cu frecvențe diferite, multe au o dependență clară de condițiile de mediu. Conținutul scăzut de melanină - un pigment întunecat al pielii - în caucazoizi și mongoloizi în comparație cu rasa ecuatorială este acum considerat ca o adaptare la condițiile de la latitudini nordice, unde radiația solară conține puține raze ultraviolete necesare sintezei vitaminei D și lumină. pielea transmite o fracțiune mai mare de ultraviolete decât întuneric.

Un fapt important care subminează semnificația genetică a diferențelor rasiale este că intern diferențele dintre membrii aceleiași rase depășesc adesea diferențele între curse. Se estimează că se observă aproximativ 85% din diversitatea genetică interior fiecare dintre rase și doar o cantitate relativ mică (~15%) este reprezentată de diferențele rasiale. Mulți geneticienii moderni oamenii sunt înclinați să creadă că, dacă în cazul unei catastrofe globale, un singur trib supraviețuiește în pădurile din Noua Guinee, atunci aproape toate genele (alelele) găsite la 4 miliarde de oameni care locuiesc pe Pământul modern vor fi păstrate.

În favoarea valorii științifice relativ scăzute a „rasei” ca concept, unele descoperiri paleontologice din ultimele decenii susțin și ideea unei apariții relativ recente (acum 200-300 de mii de ani) a speciei. Homo sapiensîntr-o zonă geografică din Africa de Est (ipoteză monocentrism). Cu toate acestea, această problemă rămâne discutabilă, deoarece există și o ipoteză policentrică a originii Homo sapiens de la diferiți arhantropi (vezi mai sus, subsecțiunea 3.4.).

Antropologul L.L. Cavalli-Sforza a obținut date despre diferențele rasiale prin studiul polimorfismului ADN. Pe baza datelor despre frecvențele alelelor din multe loci (zone) cromozomilor din probe formate din reprezentanți ai diferitelor rase, s-a ajuns la concluzia că în componența umanității există cel puțin 5 subpopulații principale - negroizi (Africa), europeni și grupuri similare de oameni, mongoloizi (numai Asia), indieni americani și autraloizi (Australia, Papua). Conform profunzimii diferențelor interrasiale în frecvențele alelelor, diferiți autori au construit scheme nu tocmai coincide pentru originea raselor prin ramificare dihotomică (diviziunea unui trunchi comun corespunzătoare om străvechi, în două ramuri, aceste ramuri, la rândul lor, în două ramuri mai mici etc.). Majoritatea autorilor presupun că populația umană inițial omogenă a fost mai întâi împărțită în negroideși non-Negroizi (pe „trunchiul tropical” și toate celelalte din clasificarea V.V. Bunak); etapele ulterioare de ramificare variază de la diferiți autori. De exemplu, M. Ney și A.K. Soții Roychaudhary vorbesc despre o nouă împărțire a non-negroizilor în ramuri europeniiși non-europeni (conform lui Cavalli-Sforza, „non-negroizii” sunt împărțiți în rase din Eurasia de Nord, unde europenii sunt deja o ramură de ordinul doi și în rase din Asia de Sud-Est); neeuropenii s-au împărțit în indo-americanişi cei care au dat naştere populaţiilor mongoloiziși australoizi. Cu toate acestea, datele obținute cu privire la frecvențele alelelor pot fi explicate nu prin împărțirea populației inițiale în părți, ci prin procese aleatorii de derive a genelor, migrații etc., ceea ce reduce valoarea acestor date ca bază pentru interpretarea diferențelor de rasă ca entitati istorice.

Diferențele rasiale existente în mod obiectiv sunt folosite pentru a justifica uneori sincer vederi neo-rasiste. Deja menționatul F. Rushton se referă la diferențele dintre datele medii pentru reprezentanții raselor mari (caucazoide, mongoloide și negroide) în IQ - coeficientul de inteligență (o medie de 106 pentru mongoloizi, 100 pentru caucazieni și 85 pentru negroizi), creier. volumul în raport cu corpurile de volum etc. Toate aceste date sunt foarte discutabile (de exemplu, mulți biopoliticieni cred că testele de IQ sunt scrise pentru reprezentanții culturii europene, iar africanii nu sunt mai proști, dar pur și simplu nu înțeleg ce vor de la ei) . Datele lui Rushton despre presupusa incidență crescută a SIDA în Statele Unite de către negroizi în comparație cu „albii” nu sunt confirmate de alți biopoliticieni, în special de James Schubert.

În sfârșit, diversitatea genetică a umanității este considerată în prezent din ce în ce mai mult nu pe o bază rasială și de grup în general, ci pe o bază pur individual nivel. S-a remarcat deja interesul multor biopoliticieni pentru diferențele dintre indivizi, chiar și în cadrul aceleiași familii, cauzate de diversitatea genetică, completată de influența diferențiatoare a micromediului.

Deci, una dintre principalele domenii de cercetare ale biopoliticii studiază problema influenței stării fiziologice (somatice) asupra activitate politică indivizi și grupuri de oameni. Unul dintre „punctele focale” ale acestei tendințe este rolul factorilor genetici în comportamentul politic. Multe trăsături comportamentale și anomalii umane sunt caracterizate printr-o contribuție moderată a factorilor genetici, de ex. se formează sub influența combinată a factorilor genetici și de mediu. Contribuția geneticii la biopolitică este asociată și cu studiul diversității genetice a omenirii. O mare parte din dovezile genetice indică marea eterogenitate a majorității națiunilor moderne, astfel încât o națiune pare a fi rezultatul unei „relații fictive”, o neînțelegere comună între un grup de oameni cu privire la originile lor. Întrebarea gradului de importanță a diferențelor rasiale între oameni rămâne discutabilă, cu toate acestea, multe fapte mărturisesc în favoarea predominării variațiilor individuale față de cele rasiale în populația umană. Sistemul de măsuri de stimulare a răspândirii genelor „favorabile” în populația umană (eugenie pozitivă) și eliminarea (eliminarea) genelor „nefavorabile” (eugenie negativă) ridică obiecții semnificative, deoarece ignoră contribuția factorilor de mediu, lasă problema criteriilor și autorităților fundamental insolubile în chestiunea „stimularii” și „eliminării”, și, de asemenea, amenință să reducă diversitatea genetică a omenirii, care are o valoare semnificativă și o rezervă de stabilitate pentru populația umană.

diversitate genetică

Bogăția naturală a planetei noastre este asociată cu o varietate de variații genetice. Diversitatea genetică, adică menținerea heterozigozității genotipice, a polimorfismului și a altor variații genotipice, care este cauzată de nevoia de adaptare a populațiilor naturale, este reprezentată de diversitatea ereditară în interiorul și între populațiile de organisme.

După cum se știe, diversitatea genetică este determinată de variația secvențelor a 4 nucleotide complementare din acizii nucleici care alcătuiesc codul genetic. Fiecare specie poartă o cantitate imensă informația genetică: ADN-ul unei bacterii conține aproximativ 1 000 de gene, ciuperci - până la 10 000, plante superioare - până la 400 000. Un număr mare de gene în multe plante cu flori și taxoni mai mari de animale. De exemplu, ADN-ul uman conține mai mult de 30.000 de gene.

Noi variații genetice apar la indivizi prin mutații genetice și cromozomiale, precum și în organismele care se caracterizează prin reproducere sexuală, prin recombinare genică. Variația genetică poate fi estimată în orice organism, de la plante la om, ca număr de combinații posibile. diferite forme din fiecare secvență de gene. Alte tipuri de diversitate genetică, cum ar fi cantitatea de ADN per celulă, structura și numărul de cromozomi, pot fi determinate la toate nivelurile de organizare a vieții.

O gamă largă de variații genetice este prezentă în populațiile de încrucișare și pot fi obținute prin selecție. Viabilitatea diferită se reflectă în modificările frecvențelor genelor din fondul genetic și este o reflectare reală a evoluției. Semnificația variațiilor genetice este evidentă: ele fac posibilă efectuarea atât a modificărilor evolutive, cât și, dacă este necesar, a selecției artificiale.

Doar o mică parte (aproximativ 1%) din materialul genetic al organismelor superioare a fost suficient studiată, când putem ști care gene sunt responsabile pentru anumite manifestări ale fenotipului organismelor. Pentru majoritatea ADN-ului, semnificația acestuia pentru variația formei de viață rămâne necunoscută.

Fiecare dintre cele 10 9 gene diferite distribuite în biota lumii nu contribuie în mod identic la diversitate. În special, genele care controlează procesele biochimice fundamentale sunt foarte conservate între taxoni și, în general, prezintă o variabilitate mică, care este puternic asociată cu viabilitatea organismului.

Dacă judecăm pierderea fondului genetic din punct de vedere al ingineriei genetice, având în vedere că fiecare formă de viață este unică, dispariția unei singure specii sălbatice înseamnă pierderea irecuperabilă a unei mii până la sute de mii de gene cu potențiale proprietăți necunoscute. Ingineria genetică ar putea folosi această diversitate pentru a promova medicina și a crea noi resurse alimentare. Cu toate acestea, distrugerea habitatelor și restrângerea reproducerii multor specii duce la o scădere periculoasă a variabilității genetice, reducând capacitatea acestora de a se adapta la poluare, schimbări climatice, boli și alți factori adversi. Principalul rezervor de resurse genetice - ecosistemele naturale - a fost semnificativ alterat sau distrus. Scăderea diversității genotipice care are loc sub influența umană pune în pericol posibilitatea unor viitoare adaptări ale ecosistemelor.

Studiul modelelor de distribuție a genotipurilor în populații a fost început de Pearson (1904). El a arătat că în prezența diferitelor alele ale unei gene și a acțiunii încrucișării libere în populații, apare o distribuție complet definită a genotipurilor, care poate fi reprezentată ca:

unde p este concentrația genei A;

q este concentrația genei a.

H. Hardy (1908) și V. Weinberg (1908), studiind în mod special această distribuție, și-au exprimat părerea că este echilibru, deoarece în absența factorilor care o încalcă, ea poate fi păstrată în populații pe termen nelimitat. Așa a început să se dezvolte genetica populației. Principalul merit în dezvoltarea geneticii populațiilor, și mai ales aspectele sale teoretice și matematice, în această perioadă timpurie (1920-1940) îi revine S.S. Chetverikov, S. Wright, R. Fisher, J. Haldane, A.S. Serebrovsky și N.P. Dubinin.

Evoluția biologică este procesul de acumulare a modificărilor în organisme și de creștere a diversității acestora în timp. Schimbările evolutive afectează toate aspectele existenței organismelor vii: morfologia, fiziologia, comportamentul și ecologia acestora. Toate aceste modificări se bazează pe modificări genetice, adică. modificări ale substanței ereditare, care, interacționând cu mediul, determină toate semnele organismelor. La nivel genetic, evoluția este acumularea de modificări în structura genetică a populațiilor.

Evoluția la nivel genetic poate fi văzută ca un proces în două etape. Pe de o parte, apar mutații și recombinări - procese care provoacă variabilitate genetică; pe de altă parte, există deriva genetică și selecția naturală, procesele prin care variația genetică este transmisă din generație în generație.

Evoluția este posibilă numai dacă există variabilitate ereditară. Singurul furnizor de noi variante genetice este procesul de mutație, cu toate acestea, aceste variante se pot recombina într-un mod nou în procesul de reproducere sexuală, adică cu divergență independentă a cromozomilor și ca urmare a încrucișării. Variantele genetice rezultate din procesele mutaționale și de recombinare nu se transmit din generație în generație cu succes egal: frecvența unora dintre ele poate crește în detrimentul altora. În plus față de mutații, procesele care modifică frecvențele alelelor dintr-o populație includ selecția naturală, fluxul de gene (adică migrarea acestora) între populații și deriva aleatoare a genelor.

La prima vedere, ar putea părea că indivizii cu un fenotip dominant ar trebui să fie mai des întâlniți decât cei cu unul recesiv. Cu toate acestea, raportul 3:1 este observat numai la descendenții a doi indivizi heterozigoți pentru aceleași două alele. Cu alte tipuri de încrucișări, la urmași are loc o împărțire diferită a trăsăturilor și astfel de încrucișări afectează și frecvențele genotipurilor din populație. Legile lui Mendel nu ne spun nimic despre frecvențele genotipului din populații. Este vorba despre aceste frecvențe în cauzăîn legea Hardy-Weinberg. Principala afirmație a legii Hardy-Weinberg este că, în absența proceselor evolutive elementare, și anume mutații, selecție, migrație și deriva genetică, frecvențele genelor rămân neschimbate de la o generație la alta. Această lege mai spune: dacă încrucișarea este aleatorie, atunci frecvențele genotipului sunt legate de frecvențele genelor prin rapoarte simple (patratice). Următoarea concluzie rezultă din legea Hardy-Weinberg: dacă frecvențele alelelor la bărbați și femele sunt inițial aceleași, atunci cu încrucișare aleatorie, frecvențele genotipului de echilibru în orice locus sunt atinse într-o generație. Dacă frecvențele alelelor pentru cele două sexe sunt inițial diferite, atunci pentru locii autozomali devin aceleași în generația următoare, deoarece atât bărbații, cât și femelele primesc jumătate din genele lor de la tată și jumătate de la mamă. Astfel, frecvențele de echilibru ale genotipurilor sunt atinse în acest caz în două generații. Cu toate acestea, în cazul loci legate de sex, frecvențele de echilibru sunt atinse doar treptat.

Legea Hardy-Weinberg a fost formulată independent în 1908 de către matematicianul G.Kh. Hardy în Anglia şi doctorul V. Weinberg în Germania. Pentru a înțelege semnificația acestei legi, putem da următorul exemplu simplu. Să presupunem că un loc dat conține una dintre cele două alele, A și a, prezentate la aceleași frecvențe pentru bărbați și femei: p pentru A și q pentru a. Să ne imaginăm că masculii și femelele se încrucișează aleatoriu sau, în mod echivalent, gameții masculilor și femelelor formează zigoți prin întâlnirea aleatorie. Atunci frecvența oricărui genotip va fi egală cu produsul frecvențelor alelelor corespunzătoare. Probabilitatea ca un anumit individ să aibă genotipul AA este egală cu probabilitatea (p) de a obține alela A de la mamă înmulțită cu probabilitatea (p) de a obține alela A de la tată, adică .

Legea Hardy-Weinberg afirmă că procesul de moștenire a succesiunii nu duce în sine la o modificare a frecvențelor alelelor și (în cazul încrucișării aleatoare) a frecvențelor genotipului la un anumit locus. Mai mult, cu încrucișarea aleatorie, frecvențele genotipului de echilibru pentru un loc dat sunt atinse într-o generație dacă frecvențele alelelor inițiale sunt aceleași la ambele sexe.

Organismele cu variante de succes ale trăsăturilor au mai multe șanse decât alte organisme să supraviețuiască și să lase urmași. Ca urmare, se vor acumula variații utile într-un număr de generații, în timp ce cele dăunătoare sau mai puțin utile vor fi eliminate, eliminate. Acesta se numește procesul de selecție naturală, care joacă un rol principal în determinarea direcției și vitezei evoluției.

O relație directă între gradul de variabilitate genetică dintr-o populație și rata evoluției sub influența selecției naturale a fost dovedită matematic de R. Fisher (1930) în teorema sa fundamentală a selecției naturale. Fisher a introdus conceptul de fitness și a demonstrat că rata de creștere a fitness-ului unei populații în orice moment este egală cu varianta genetică a fitness-ului în același timp. Cu toate acestea, dovezile directe ale acestui fapt au fost obținute abia la sfârșitul anilor 1960.

Procesul de mutație este sursa apariției de noi alele mutante și a rearanjamentelor materialului genetic. Cu toate acestea, creșterea frecvenței lor în populația sub influența presiunii mutaționale este extrem de lentă, chiar și la scară evolutivă. În plus, marea majoritate a mutațiilor emergente sunt eliminate din populație în câteva generații deja din cauze aleatorii. Inevitabilitatea unui astfel de curs de evenimente a fost pentru prima dată fundamentată de R. Fisher în 1930.

Pentru oameni și alte organisme multicelulare, s-a dovedit că mutațiile apar în general la o rată de 1 din 100.000 până la 1 din 1.000.000 de gameți.

Noi mutanți, deși destul de rari, apar în mod constant în natură, deoarece există mulți indivizi din fiecare specie și mulți loci în genotipul oricărui organism. De exemplu, numărul de indivizi ai uneia sau altei specii de insecte este de obicei de aproximativ 100 de milioane (10 8). Dacă presupunem că mutabilitatea medie la un locus este de 1 mutație la 100.000 (10 -5) gameți, atunci numărul mediu de mutanți nou emergenti din fiecare generație la acest locus pentru o anumită specie de insecte va fi (Frecvența mutațiilor este multiplicată de numărul de indivizi și de alți doi, întrucât orice individ este un produs al fuziunii a doi gameți.). Există aproximativ 100.000 (10 5) loci în genotipul uman. Să presupunem că la om rata de mutație este aceeași ca la Drosophila; în acest caz, probabilitatea ca genotipul fiecărei persoane să conțină o nouă alelă care a fost absentă în genotipul părinților săi este egală. Cu alte cuvinte, fiecare persoană, în medie, poartă aproximativ două mutații noi.

Un pas important în genetica populației a fost făcut în 1926 de către S.S. Chetverikov. Pe baza legii Hardy-Weinberg, S.S. Chetverikov a dovedit inevitabilitatea eterogenității genetice a populațiilor naturale, în condițiile în care noi mutații apar continuu, dar de obicei rămân ascunse (recesive), iar încrucișarea liberă are loc în populație.

Din calculele lui Chetverikov a rezultat, iar mai târziu a fost pe deplin confirmat de practică, că chiar și genele mutante rare și dăunătoare pentru un individ ar fi ascunse în mod sigur de acțiunea de curățare a selecției naturale la heterozigoți (organisme cu ereditate mixtă) cu gene dominante inofensive ale tip sălbatic normal. Aceasta înseamnă că chiar și o mutație heterozigotă dăunătoare (un organism cu o ereditate omogenă) va persista ca o „impuritate” genetică pentru un număr de generații. Mutația va fi, parcă, absorbită de populație, din cauza căreia enorma lor eterogenitate genetică este inevitabil ascunsă în spatele uniformității externe a indivizilor unei singure populații. Chetverikov a exprimat-o astfel: „O specie, ca un burete, absoarbe genovariațiile heterozigote, în timp ce ea însăși rămâne uniformă în exterior (fenotipic) tot timpul”. Pentru viața populațiilor, această caracteristică poate avea două consecințe diferite. În marea majoritate a cazurilor, când condițiile de mediu se schimbă, o specie își poate realiza „rezerva de mobilizare” a variabilității genetice nu numai datorită noilor modificări ereditare la fiecare individ, ci și datorită „capitalului genetic” moștenit de la strămoși. Datorită acestui mecanism de moștenire, populația dobândește plasticitate, fără de care este imposibil să se asigure stabilitatea adaptărilor în condițiile de mediu în schimbare. Cu toate acestea, ocazional este posibil un alt rezultat: rareori mutații dăunătoare ascunse pot apărea uneori la descendenții părinților perfect sănătoși, ducând la apariția unor indivizi cu boli ereditare. Și acesta este și un fenomen biologic natural, indestructibil, un fel de preț crud plătit de populație pentru menținerea eterogenității sale ereditare.

S.S. Cetverikov îi datorează o altă descoperire, care a fost prezentată într-o notă mică, de doar 4 pagini, „Valurile vieții”, publicată în 1905 pe paginile „Jurnalului Departamentului de zoologie al Societății Imperiale a Iubitorilor de Științe Naturale și Etnografie”. ” la Sankt Petersburg. El a atras atenția asupra faptului că, din moment ce orice populație naturală are un număr finit, limitat de indivizi, acest lucru va duce inevitabil la procese statistice pur aleatorii în răspândirea mutațiilor. În același timp, populațiile tuturor speciilor se schimbă constant ca număr (numărul rozătoarelor din pădure se poate schimba de sute de ori de la an la an, iar multe specii de insecte - de zeci de mii de ori), motiv pentru care în diferite ani, răspândirea mutațiilor în populații poate merge complet diferit. . Dintr-o populație imensă de păsări, insecte, iepuri de câmp și alte animale într-un an dificil, pot rămâne doar câțiva indivizi, uneori complet atipici pentru fosta populație. Dar ei sunt cei care vor da descendenți și vor transmite fondul lor genetic, astfel încât noua populație va fi complet diferită în ceea ce privește compoziția materialului genetic decât cea anterioară. Acesta este „efectul fondator” genetic al populației. Genomul este în continuă schimbare în populațiile umane. K. Ahlström, folosind material din sudul Suediei, a arătat că în populația umană, departe de întregul bazin genetic existent se transmite generației următoare, ci doar o parte selectată, sau chiar „smulsă” accidental. Deci, 20% din generația de aici nu a lăsat niciun urmaș, dar 25% dintre părinții care au avut trei sau mai mulți copii au dat 55% din generația următoare.

Presiunea constantă a mutațiilor și migrarea genelor, precum și eliminarea genotipurilor mai puțin adaptate biologic la loci polimorfi echilibrați, creează problema așa-numitei încărcături genetice.

Conceptul de încărcare genetică a fost introdus de G. Meller în 1950 în lucrarea sa „Our Load of Mutations”. Conform calculelor sale, de la 10 la 50% dintre gameții umani conțin cel puțin o mutație nou apărută. Mutațiile ușor dăunătoare, dacă sunt exprimate doar într-un heterozigot, pot provoca mai multe daune populațiilor decât mutațiile letale complet recesive. Fiecare dintre noi poartă cel puțin opt mutații dăunătoare ascunse în starea heterozigotă. G. Meller, în colaborare cu N. Morton și J. Crowe (1956), a estimat încărcătura genetică a mutațiilor comparând mortalitatea infantilă în probe aleatorii din populații și în familiile în care au avut loc căsătorii între rude. Ei au evidențiat încărcarea mutațională reală, care apare ca urmare a presiunii mutaționale, și sarcina de segregare, ca o consecință a divizării. Ei au propus calcule ale echivalentului letal corespunzător numărului de mutații care împreună dau un rezultat letal. Astfel, un echivalent letal poate corespunde unei mutații letale, două semi-letale și așa mai departe.

Da. Altukhov și echipa sa (1989), ca urmare a unui studiu îndelungat al stocurilor locale de pești - populații mari izolate unele de altele, cu o structură de subpopulații stabilită istoric - au ajuns la concluzia că acestea sunt foarte stabile în timp și spațiu. Variabilitatea la nivelul subpopulațiilor individuale nu joacă un rol independent și reflectă diferențe locale în acțiunea de selecție datorită eterogenității condițiilor de viață, precum și influenței factorilor aleatoriu. Yu.G. a ajuns la o concluzie similară chiar mai devreme. Rychkov în studiul cu angajați ai unor grupuri izolate de populații umane - populația indigenă din zona circumpolară a Eurasiei. Genetician și crescător american I.M. În 1954, Lerner a prezentat conceptul de homeostazie genetică, definindu-l ca fiind capacitatea unei populații de a-și echilibra structura genetică și de a rezista la schimbări bruște. Unul dintre mecanismele importante ale homeostaziei genetice este selecția în favoarea heterozigoților, ceea ce duce la un echilibru echilibrat. În același timp, același mecanism provoacă formarea unei încărcături genetice - divizarea claselor homozigote de indivizi. O astfel de încărcătură a fost numită echilibrată și este considerată o plată pentru întreținerea heterozigoților, clasați printre elita genetică a populației.

Cea mai importantă caracteristică a subdiviziunii, studiată și teoretic, este capacitatea populațiilor subdivizate de a menține o diversitate genetică semnificativ mai mare în comparație cu populațiile panmictice de dimensiuni comparabile. Se crede că tocmai această diversitate permite unei populații subdivizate să răspundă mai eficient la schimbările de mediu și, în urma acestora, să-și schimbe structura genotipică – teză care joacă un rol decisiv în conceptul evolutiv al lui S. Wright, cunoscut sub numele de „schifting”. teoria echilibrului”, în care „suprafața” este descrisă ca o hartă topografică cu vârfuri și văi pe un singur peisaj de combinații de gene. În acest model, concluzia cea mai importantă este că „procesul evolutiv depinde de un echilibru în continuă schimbare între factorii de stabilitate și schimbare și că condiția cea mai favorabilă pentru aceasta este prezența unei structuri fin divizate în care izolarea și comunicarea încrucișată sunt menținute într-un echilibru adecvat.”

Selecție naturală numit si supraviețuirea celui mai adaptat. Acest fenomen este într-adevăr observat în natură și verificabil, dar este considerat pe nedrept unul dintre mecanismele responsabile de „evoluția biologică”. Trăsăturile ereditare pot fi găsite în cadrul unei populații sub diferite forme, iar diferența lor oferă membrilor individuali șanse diferite de succes. Dacă una sau alta trăsătură ereditară oferă unui organism un avantaj în condițiile actuale, genele corespunzătoare sunt transmise generațiilor următoare mai des și mai rar în situația inversă. Aceasta se numește „selecția naturală” a trăsăturii ereditare.

Proprietățile generale ale selecției naturale sunt:

Prescripţie: Selecția poate apărea numai între trăsăturile ereditare existente, iar altele noi nu apar;
Rapiditate: Acest proces permite speciei să se adapteze la noile condiții de mediu pe parcursul mai multor generații;
Creșterea specializării: Adaptarea organismelor la un anumit mediu – o nisa;
Scăderea diversității: Trăsăturile ereditare care interferează în aceste condiții (deși capabile să ofere un avantaj în alte condiții) se pierd, făcând fondul genetic mai sărac, deși adaptat îngust la condițiile actuale.

Selecția naturală și diversitatea genetică

Selecția naturală nu provoacă apariția de noi trăsături ereditare, ci doar contribuie la creșterea prevalenței celor existente, care oferă un avantaj în condițiile actuale, și la scăderea prevalenței celor interferente, de asemenea deja existente.

Cu alte cuvinte, selecția naturală este în esență o consangvinizare a genelor care sunt „la mare stima”, care reduce diversitatea informațiilor genetice în cadrul unei populații și, de asemenea (în absența oricărei alte surse de diversitate genetică înaintea selecției naturale) cauzează apariția unei rase pure sau a unui homozigot genetic pentru această trăsătură genetică. Ca urmare, organismele devin bine adaptate la mediu în timp, iar mutațiile periculoase nu au voie să se răspândească în cadrul populației. Faptul selecției naturale este recunoscut atât de creaționiști, cât și de evoluționiști. Cercetătorii au observat de multe ori adaptarea organismelor la condiții, iar rolul selecției naturale în acest proces este de netăgăduit și nu poate fi subiect de dispută. Și ultimul este altceva - care este sursa informațiilor genetice, care sunt mecanismele care funcționează în celule responsabile de menținerea și crearea diversității genetice. Din punctul de vedere al creaționismului, acesta este rezultatul unui design inteligent, atât direct (datorită Creației lumii), cât și indirect (datorită funcționării mecanismului recombinării genetice dirijate). Din punctul de vedere al teoriei generale a evoluției, mutațiile și recombinările aleatoare sunt responsabile de apariția acestor informații, printre care apoi apare selecția, iar influența directă a lui Dumnezeu în acest proces, se presupune, nu joacă niciun rol. Dar unul dintre materialele publicate în revista „Nature” sugerează că nu toți evoluționiștii atribuie strict selecția naturală proceselor evolutive:

Dar biologii evoluționari se înșelează pe ei înșiși dacă cred că înțeleg rolul selecției în natură.

Din punct de vedere creaționist, întrucât selecția naturală operează într-un interval limitat și reduce constant cantitatea de informații genetice din cadrul unei populații, specializarea întâlnită la multe organisme poate fi atribuită mai degrabă recombinării genetice. Multe organisme, în special ursul polar, s-au adaptat la condiții extreme care nu a existat în timpul Crearii lumii. Trăsăturile ereditare care le-au permis să supraviețuiască, cel mai probabil, nu au fost prezente în ele inițial, dar au fost rezultatul recombinării genetice. Selecția naturală afectează doar severitatea trăsăturilor ereditare. Întrebarea care trebuie pusă este următoarea: o specializare atât de puternică ar putea fi rezultatul unei simple selecții naturale între variațiile trăsăturilor ereditare cauzate de întâmplare? Ar putea darea accidentală a urmașilor astfel de trăsături precum dimensiuni mai mari sau mai mici, culoare mai mult sau mai puțin strălucitoare, să conducă la apariția specializărilor care se observă astăzi pe planetă? Dacă nu, atunci vorbim despre altceva - recombinarea genetică sub influența mediului. În mecanismul de răspândire a mutațiilor este implicată și selecția naturală. Selecția naturală împiedică răspândirea celor mai periculoase mutații, dar nu toate - unele rămân în populație. Conform modelului de creație, toate ființele vii, inclusiv primul nostru tată și mamă, Adam și Eva, au fost create fără o singură eroare genetică. Aceasta înseamnă că noi, care am acumulat mutații periculoase, suntem corupti în comparație cu strămoșii noștri. Selecția naturală reduce rata de acumulare a erorilor în fondul genetic, dar nu elimină toate mutațiile periculoase din acesta. Prin urmare, poate fi considerat doar un proces care încetinește degradarea speciilor, dar nimic mai mult. Fără ea, omenirea s-ar degrada mai repede, dar odată cu ea, degradarea are loc la fel. Mai mult, selecția naturală poate chiar accelera degradarea, pentru că nu este un fapt că cei mai adaptați condițiilor actuale vor ajunge cu codul genetic cel mai puțin degradat. Iar efectul de blocaj cauzat de selecția naturală nu contribuie la păstrarea codului genetic. Acest lucru este direct opus punctului de vedere al darwinismului, conform căruia, organismele actuale se presupune că sunt mai perfecte decât strămoșii lor.

Selecția naturală și evoluționismul

Selecția naturală funcționează pe un set de gene legate de o anumită trăsătură ereditară. Mutează în cadrul unei populații deoarece gena sau genele responsabile pentru aceasta sunt prezente în mai multe forme. Aceste variații ale unei gene se numesc alele, despre care se spune că sunt în aceeași familie de gene. Întrucât adaptarea se bazează în cele din urmă pe alele printre care poate apărea selecția, întrebarea centrală în dezbaterea dintre creaționiști și evoluționiști este: ce mecanism este responsabil pentru apariția lor? Cu alte cuvinte, ce creează noi alele: o schimbare aleatorie, neintenționată sau mecanisme celulare care le creează în mod intenționat?

Biologii evoluționari susțin că noile gene și diversitatea genetică apar dintr-o combinație de duplicare a genelor și mutații aleatorii, care este însoțită de o cascadă complexă de modificări morfologice care ar face posibilă nu numai speciația, ci și „evoluția” „de la molecule la oameni”. Într-adevăr, analizând secvența anumitor gene dintr-o populație, se pot detecta diferențe ușoare la unele dintre ele. Când evoluționistul descoperă aceste schimbări, el le consideră automat rezultatul unor mutații aleatorii.

De exemplu, la procariote, unele dintre enzimele de replicare a ADN-ului (polimerazele) păreau inițial a fi mai predispuse la erori decât altele. Se credea că aceste polimeraze „de calitate scăzută” au fost cauza erorilor în efectele adverse asupra bacteriilor. Dar s-a dovedit că aceste enzime fac parte dintr-un mecanism care asigură variabilitatea atunci când organismul intră în condiții la care nu este adaptat. Acest mecanism se numește sistem SOS.

De asemenea, acum se știe că nu toate genele sunt variabile și că există gene care sunt hipervariabile în comparație cu regiunile neutre dintre gene. Studiind natura modificărilor genelor hipervariabile, s-a putut afla că aceste modificări nu sunt întâmplătoare. Există întotdeauna regiuni conservate de codoni, precum și anumite modele de schimbare. În loc să copieze aleatoriu erorile (mutațiile) care apar, acest tip de recombinare genetică, cum ar fi conversia genelor, este responsabil pentru variabilitate.

Plierea proteinelor

Pe baza observațiilor noastre experimentale, precum și a calculelor pe care le-am făcut folosind modelul populației publicat în , estimăm că perioada de timp care ar fi necesară în scenariul darwinian pentru schimbarea subtilă a funcției enzimatice pe care am studiat-o să fie mai mare de un trilion de trilion de ori.

Selecția naturală și creaționismul

Creaționiștii nu neagă selecția naturală, ci doar atunci când nu i se dă o definiție tautologică. El explică mecanismul de selecție a trăsăturilor ereditare și de adaptare a organismelor la condiții. Acest mecanism complet naturalist, observat în natură astăzi, este responsabil pentru micile ajustări, dar nu și pentru schimbările radicale ale genomului pe care evoluționiștii cred că „trebuie” să aibă loc. Astfel, întrucât tot ceea ce se observă sunt mici modificări, ceea ce este exact în acord cu ideea că ceea ce se întâmplă cu organismele din cauza selecției naturale, concluziile false ale evoluționiştilor pot fi considerate bazate nu pe rezultatele observaţiilor, ci pe extrapolarea acestora la idei cauzate de părtiniri naturaliste și evolutive.

Cintezele din Galapagos sunt un exemplu clasic de rezultate ale selecției naturale. Probabilitatea de supraviețuire a unei păsări cu un cioc mai potrivit ca formă și mărime la condițiile actuale este mai mare, iar cu una mai puțin potrivită, mai mică. Dar, odată cu creșterea adaptabilității păsărilor la mediu, fondul lor genetic s-a epuizat.

Organismele mai adaptate condițiilor supraviețuiesc mai des.
Adaptarea la condiții este însoțită de specializare și de o scădere a diversității fizice și genetice.

Conform modelului darwinian al originii vieții, mutațiile se presupune că introduc noi informații în fondul genetic, iar selecția naturală le împarte în utile, neutre și dăunătoare. În creaționism, selecția naturală este considerată parte a unui sistem proiectat intenționat. Din acest punct de vedere, toate informațiile genetice utile sunt rezultatul lucrării lui Dumnezeu. El a creat toate organismele cu variabilitate deja existentă, precum și mecanisme moleculare care efectuează modificări atunci când este necesar și așa cum este necesar. Împreună cu selecția naturală, recombinarea genetică permite sistematic organismelor să se adapteze și să se specializeze. Creaționiștii recunosc trei surse de diversitate în trăsăturile naturale:

Cele deja prezente sunt variații create de Domnul încă de la început;
Recombinarea genetică - variații introduse prin mecanisme celulare;
Mutațiile pot provoca și variații, dar numai indirect, datorită dezactivării genelor sau provocării de către mediu; sunt ereditari.

Selecția naturală influențează toate cele de mai sus. Din punctul de vedere al darwinismului, cauzele tuturor trăsăturilor naturale sunt mutațiile, iar din punctul de vedere al creaționismului, cele mai multe dintre ele au fost stabilite inițial de Domnul, iar partea mică rămasă este rezultatul recombinărilor. Se dovedește că speciile se adaptează rapid la condiții și se specializează pentru că această abilitate le este inerentă de la bun început și nu este deloc rezultatul unor mutații aleatorii. Acest proces nu necesită treptat sau perioade lungi de timp. În orice caz, selecția naturală funcționează numai asupra acelor variații ale trăsăturilor ereditare care se află deja în populație, indiferent de sursele acestora.

„Supraviețuirea celui mai potrivit” ca tautologie

Uneori, termenul „selecție naturală” poate fi tautologic – atunci când i se oferă definiții adecvate. Supraviețuirea celui mai în formă - și cine este cel mai în formă? Cel care supraviețuiește. Și cine supraviețuiește? Cel mai potrivit. Adică, termenul „selecție naturală” are vreo semnificație doar atunci când este definit în mod corespunzător. Și anume, atunci când fitness-ul este numit o probabilitate mai mare de procreare. Aceasta este o definiție care nu este „atârnată în aer”, ci legată de alții. O creatură vie are șanse mai mari de procreare, deoarece concurenții săi au acumulat mai multe mutații distructive. Unii cred în mod eronat că creaționiștii neagă selecția naturală. O mică discuție a fost publicată în revista Scientific American, în care așa-numitul. „cerc logic” în materialul „15 răspunsuri la „prostii” creaționiste”. Ei „au uitat” să spună că în susținerea evoluționismului, termenul „selecție naturală” este adesea folosit într-un mod tautologic care nu este întotdeauna ușor de recunoscut. Pe de altă parte, unii creaționiști începători cred uneori în mod eronat asta

Bogăția naturală a planetei noastre este asociată cu o varietate de variații genetice. Diversitatea genetică, adică menținerea heterozigozității genotipice, a polimorfismului și a altor variabilitati genotipice, care este cauzată de nevoia de adaptare a populațiilor naturale, este reprezentată de diversitatea ereditară în interiorul și între populațiile de organisme.

După cum se știe, diversitatea genetică este determinată de variația secvențelor a patru nucleotide complementare din acizii nucleici care alcătuiesc codul genetic. Fiecare specie poartă o cantitate imensă de informații genetice: ADN-ul unei bacterii conține aproximativ 1.000 de gene, ciuperci - până la 10.000, plante superioare - până la 400.000. Un număr mare de gene în multe plante cu flori și taxoni mai mari de animale. De exemplu, ADN-ul unui șoarece de casă conține aproximativ 100.000 de gene.

NIVELURI DE BIODIVERSITATE

organisme, de la plante la oameni, ca număr de combinații posibile de diferite forme din fiecare secvență de gene. Alte tipuri de diversitate genetică, cum ar fi cantitatea de ADN per celulă, structura și numărul de cromozomi, pot fi determinate la toate nivelurile de organizare a vieții.

Dacă judecăm pierderea fondului genetic din punct de vedere al ingineriei genetice, având în vedere că fiecare formă de viață este unică, dispariția unei singure specii sălbatice înseamnă pierderea irecuperabilă a unei mii până la sute de mii de gene cu potențiale proprietăți necunoscute. Ingineria genetică ar putea folosi această diversitate pentru a promova medicina și a crea noi resurse alimentare. Cu toate acestea, distrugerea habitatelor și restrângerea reproducerii multor specii duc la o scădere periculoasă a variabilității genetice, reducând capacitatea acestora de a se adapta la poluare, schimbări climatice, boli și alți factori adversi. Principalul rezervor de resurse genetice - ecosistemele naturale - a fost semnificativ alterat sau distrus.

Reducerea genotipicului

diversitatea condusă de om pune în pericol posibilitatea unor viitoare adaptări ale ecosistemelor.

Studiul modelelor de distribuție a genotipurilor în populații a fost început de Pearson (1904). El a arătat că în prezența diferitelor alele ale unei gene și a acțiunii încrucișării libere în populații, apare o anumită distribuție a genotipurilor, care poate fi reprezentată ca:

p 2 AA + 2pqAa + p 2 aa,

unde p este concentrația genei A, q este concentrația genei a.

G.H. Hardy (1908) și V. Weinberg (1908), studiind în mod special această distribuție, și-au exprimat opinia că este echilibru, deoarece în absența factorilor care o încalcă, ea poate fi păstrată în populații pe termen nelimitat. Așa a început să se dezvolte genetica populației. Principalul merit în dezvoltarea geneticii populațiilor, și mai ales aspectele sale teoretice și matematice, în această perioadă timpurie (1920-1940) îi revine S.S. Chetverikov, S. Wright, R. Fisher, J. Haldane, A.S. Serebrovsky și N.P. Dubinin. *

Evoluția biologică este procesul de acumulare a modificărilor în organisme și de creștere a diversității acestora în timp. Schimbările evolutive afectează toate aspectele existenței organismelor vii: morfologia, fiziologia, comportamentul și ecologia acestora. Ele se bazează pe modificări genetice, adică modificări ale substanței ereditare, care, interacționând cu mediul, determină toate semnele organismelor. La nivel genetic, evoluția este acumularea de modificări în structura genetică a populațiilor.

Evoluția la nivel genetic poate fi văzută ca un proces în două etape. Pe de o parte, apar mutații și recombinări - procese care provoacă variabilitate genetică; pe de altă parte, se observă deriva genetică și selecția naturală - procesele prin care variabilitatea genetică se transmite de la o generație la alta.

Evoluția este posibilă numai dacă există variabilitate ereditară. Singura sursă de noi variante genetice este procesul de mutație,

NIVELURI DE BIODIVERSITATE

totuși, aceste variante se pot recombina într-un mod nou în procesul de reproducere sexuală, adică cu divergență independentă a cromozomilor și ca urmare a încrucișării. Variantele genetice rezultate din procesele mutaționale și de recombinare nu se transmit din generație în generație cu succes egal: frecvența unora dintre ele poate crește în detrimentul altora. În plus față de mutații, procesele care modifică frecvențele alelelor dintr-o populație includ selecția naturală, fluxul de gene (adică migrarea acestora) între populații și deriva aleatoare a genelor.

La prima vedere, ar putea părea că indivizii cu un fenotip dominant ar trebui să fie mai des întâlniți decât cei cu unul recesiv. Cu toate acestea, raportul 3:1 este observat numai la descendenții a doi indivizi heterozigoți pentru aceleași două alele. Cu alte tipuri de încrucișări, la urmași are loc o împărțire diferită a trăsăturilor și astfel de încrucișări afectează și frecvențele genotipurilor din populație. Legile lui Mendel nu ne spun nimic despre frecvențele fenotipului din populații. Aceste frecvențe sunt discutate în legea Hardy-Weinberg. Principala afirmație a legii Hardy-Weinberg este că, în absența proceselor evolutive elementare, și anume mutații, selecție, migrare și deriva genelor, frecvențele genelor rămân neschimbate de la o generație la alta. Această lege mai spune că dacă încrucișarea este aleatorie, atunci frecvențele genotipului sunt legate de frecvențele genelor prin rapoarte simple (patratice). Următoarea concluzie rezultă din legea Hardy-Weinberg: dacă frecvențele alelelor la bărbați și femele sunt inițial aceleași, atunci cu încrucișare aleatorie, frecvențele genotipului de echilibru la orice locus sunt atinse într-o generație. Dacă frecvențele alelelor pentru cele două sexe sunt inițial diferite, atunci pentru locii autozomali devin aceleași în generația următoare, deoarece atât bărbații, cât și femelele primesc jumătate din genele lor de la tată și jumătate de la mamă. Astfel, frecvențele de echilibru ale genotipurilor sunt atinse în acest caz în două generații. Cu toate acestea, în cazul loci legate de sex, frecvențele de echilibru sunt atinse doar treptat.

Legea Hardy-Weinberg a fost formulată în 1908 independent de matematicianul G. H. Hardy din Anglia și de medicul W. Weinberg din Germania. Să luăm un exemplu simplu pentru a înțelege sensul acestei legi. Să presupunem că acest loc

conține una dintre cele două alele, A și a, prezentate cu aceleași frecvențe pentru bărbați și femei: p pentru A și q pentru a. Imaginează-ți că masculii și femelele se încrucișează aleatoriu sau, în mod echivalent, gameții masculilor și femelelor formează zigoți prin întâlnirea aleatorie. Atunci frecvența oricărui genotip va fi egală cu produsul frecvențelor alelelor corespunzătoare. Probabilitatea ca un anumit individ să aibă genotipul AA este egală cu probabilitatea (p) de a obține alela A de la mamă, înmulțită cu probabilitatea (p) de a obține alela A de la tată, adică pxp = p 2 .

Frecvențele de echilibru ale genotipurilor sunt date de produsele frecvențelor alelelor corespunzătoare. Dacă există doar două alele, A și a, cu frecvențele p și q, atunci frecvențele tuturor celor trei genotipuri posibile sunt exprimate prin ecuația:

(p + q) 2 \u003d p 2 + 2pq + q 2 A a AA Aa aa,

unde literele din a doua linie, care indică alele și genotipuri, corespund frecvențelor situate deasupra lor în prima linie.

Dacă există trei alele, să spunem A, A2 și A3, cu frecvențele p, q și r, atunci frecvențele genotipului sunt determinate după cum urmează:

(p + q + r) 2 \u003d p 2 + q 2 + g 2 + 2pq + 2r + 2qr A, A g A 3 A, A t A 3 A 2 A 3 A 3 A t A 3, A 2 A 3 A 2 A 3

O tehnică similară de punere la pătrat a unui polinom poate fi utilizată pentru a determina frecvențele genotipului de echilibru pentru orice număr de alele. Rețineți că suma tuturor frecvențelor alelelor, precum și suma tuturor frecvențelor genotipului, trebuie să fie egală cu unu. Dacă există doar două alele cu frecvențele p și q, atunci p + q - 1 și, prin urmare, p 2 + 2pq + q 2 \u003d (p + q) 2 \u003d 1; dacă există trei alele cu oră-

NIVELURI DE BIODIVERSITATE

p, q și r, apoi p + q + r = 1 și, prin urmare, de asemenea (p + g + rf = 1 etc.

O relație directă între gradul de variabilitate genetică dintr-o populație și rata evoluției sub influența selecției naturale a fost dovedită matematic de R. Fisher (1930) în teorema sa fundamentală a selecției naturale. Fisher a introdus conceptul de fitness și a demonstrat că rata de creștere a fitness-ului unei populații în orice moment în timp este egală cu varianța genetică a fitness-ului în același moment în timp. Cu toate acestea, dovezile directe ale acestui fapt au fost obținute abia la sfârșitul anilor 1960.

Procesul de mutație este sursa apariției de noi alele mutante și a rearanjamentelor materialului genetic. Cu toate acestea, creșterea frecvenței lor în populația sub influența presiunii mutaționale este extrem de lentă, chiar și la scară evolutivă. În plus, marea majoritate a mutațiilor emergente sunt eliminate din populație în câteva generații deja din cauze aleatorii. Inevitabilitatea unui astfel de curs de evenimente a fost fundamentată pentru prima dată de R. Fischer în 1930.

Pentru oameni și alte organisme multicelulare, s-a demonstrat că mutațiile apar de obicei la o frecvență de 1 la 100.000 (1 10 s) până la 1 la 1.000.000 (1-10 - ®) gameți.

ca orice individ, este un produs al fuziunii a doi gameți.) Există aproximativ 100.000 (10 s) de loci în genotipul uman. Să presupunem că la om rata de mutație este aceeași ca la Drosophila; în acest caz, probabilitatea ca genotipul fiecărei persoane să conțină o nouă alelă care a fost absentă în genotipul părinților săi este egală cu 2-10 s * 10 "® = 2. Cu alte cuvinte, fiecare persoană poartă în medie aproximativ două noi mutații.

Calculele efectuate se bazează pe frecvențele de apariție a mutațiilor care au o manifestare externă. În general, rata de mutație pentru genom este de cel puțin 7-10-9 substituții per pereche de nucleotide pe an. La mamifere, numărul de perechi de nucleotide din genomul diploid este de aproximativ 4*109. În consecință, substituțiile de nucleotide la mamifere apar la o frecvență de cel puțin 4*108*7*10" b = 28 pe an per genom diploid. Este clar că procesul de mutație are un potențial extraordinar de a furniza material ereditar nou.

Un pas important în genetica populației a fost făcut în 1926 de S. S. Chetverikov. Pe baza legii Hardy-Weinberg, Chetverikov a dovedit inevitabilitatea eterogenității genetice a populațiilor naturale, având în vedere că noi mutații apar continuu, dar de obicei rămân ascunse (recesive), iar încrucișarea liberă are loc în populație.

NIVELURI DE BIODIVERSITATE

Conform moștenirii, populația dobândește plasticitate, fără de care este imposibil să se asigure stabilitatea adaptărilor în condițiile de mediu în schimbare. Cu toate acestea, ocazional, este posibil și un alt rezultat: rareori mutații dăunătoare ascunse pot apărea uneori la descendenții părinților perfect sănătoși, ducând la apariția unor indivizi cu boli ereditare. Și acesta este și un fenomen biologic natural, indestructibil, un fel de preț crud plătit de populație pentru menținerea eterogenității sale ereditare.

Genetica populației îi datorează lui S. S. Chetverikov o altă descoperire, care a fost expusă într-o mică, de doar patru pagini, nota „Valurile vieții”, publicată în 1905 pe paginile „Jurnalului Departamentului de zoologie al Societății Imperiale de Științe Naturale și Iubitorii de etnografie” din Sankt Petersburg. El a atras atenția asupra faptului că, deoarece orice populație naturală are un număr limitat și limitat de indivizi, acest lucru va duce inevitabil la procese statistice pur aleatorii în răspândirea mutațiilor. În același timp, populațiile tuturor speciilor se schimbă constant ca număr (numărul rozătoarelor din pădure se poate schimba de sute de ori de la an la an, iar multe specii de insecte - de zeci de mii de ori), motiv pentru care în diferite ani răspândirea mutațiilor în populații poate merge complet diferit. Dintr-o populație imensă de păsări, insecte, iepuri de câmp și alte animale într-un an dificil, pot rămâne doar câțiva indivizi, uneori complet atipici pentru fosta populație. Dar ei sunt cei care vor da descendenți și vor transmite fondul lor genetic, astfel încât noua populație va fi complet diferită în ceea ce privește compoziția materialului genetic decât cea anterioară. Acesta este „efectul fondator” genetic al populației. Genomul este în continuă schimbare în populațiile umane. K. Ahlström, folosind material din sudul Suediei, a arătat că în populația umană, nu întregul bazin genetic existent este transmis generației următoare, ci doar o parte selectată sau chiar „smulsă” accidental. Deci, 20% din generația de aici nu a lăsat niciun urmaș, dar 25% dintre părinții care au avut trei sau mai mulți copii au dat 55% din generația următoare.

care încărcătură a fost introdusă de G. Möller în 1950 în lucrarea „Our Load of Mutations”. Conform calculelor sale, de la 10 la 50% dintre gameții umani conțin cel puțin o mutație nou apărută. Mutațiile ușor dăunătoare, dacă sunt exprimate doar într-un heterozigot, pot provoca mai multe daune populațiilor decât mutațiile letale complet recesive. Fiecare dintre noi poartă cel puțin opt mutații dăunătoare ascunse în starea heterozigotă. G. Möller în colaborare cu N. Morton și J. Crowe (1956) a estimat încărcătura genetică a mutațiilor comparând mortalitatea infantilă în probe aleatorii din populații și în familiile în care au avut loc căsătorii între rude. Ei au evidențiat încărcarea mutațională reală care rezultă din presiunea mutațională și sarcina de segregare ca o consecință a divizării. Ei au propus calcule ale echivalentului letal corespunzător numărului de mutații care împreună dau un rezultat letal. Astfel, un echivalent letal poate corespunde unei mutații letale, două semi-legale și așa mai departe. S-a arătat că valoarea medieîncărcătura genetică la om este egală cu „3-5 echivalenți letali.

Yu. P. Altukhov și echipa sa (1989), ca urmare a unui studiu îndelungat al stocurilor locale de pește - populații mari izolate unele de altele, cu o structură de subpopulație stabilită istoric - au ajuns la concluzia că acestea sunt foarte stabile în timp și spațiu . Variabilitatea la nivelul subpopulațiilor individuale nu joacă un rol independent și reflectă diferențe locale în acțiunea de selecție datorită eterogenității condițiilor de viață, precum și influenței factorilor aleatoriu. Yu. G. Rychkov și colegii de muncă au ajuns la o concluzie similară chiar mai devreme când au studiat grupuri izolate de populații umane - populația indigenă din zona circumpolară a Eurasiei. Încă din 1954, geneticianul și crescătorul american I. M. Lerner a prezentat conceptul de homeostazie genetică, definindu-l ca fiind capacitatea unei populații de a-și echilibra structura genetică și de a rezista schimbărilor bruște. Unul dintre mecanismele importante ale homeostaziei genetice este selecția în favoarea heterozigoților, ceea ce duce la un echilibru echilibrat. În același timp, același mecanism provoacă formarea unei încărcături genetice, adică separarea claselor homozigote de indivizi. O astfel de sarcină a fost numită echilibrată

NIVELURI DE BIODIVERSITATE

băi și este considerată ca o plată pentru întreținerea heterozigoților clasați printre elita genetică a populației.

Frecvențele genelor în populații. Pentru a descrie situații în genetica populației, mai multe modele matematice. În 1928, Valund a stabilit că, dacă o populație mare este împărțită în K grupe panmictice, atunci într-o astfel de populație se observă un efect similar cu consecințele consangvinizării într-o populație nedivizată: proporția de homozigoți crește cu valoarea varianței interpopulaționale. a frecvenţelor genelor datorită scăderii proporţiei de heterozigoţi.

O contribuție fundamentală la descrierea diferențierii locale a frecvențelor genelor într-o populație subdivizată în termeni de statistici F a fost făcută de S. Wright, care a fundamentat mai mulți coeficienți P ca indicatori ai unei măsuri de diferențiere genetică:

1) F lT - coeficientul de consangvinizare a unui individ raportat la întreaga populație (G);

2) F IS - coeficientul de consangvinizare a unui individ raportat la subpopulația (S);

3) F ST - coeficientul de consangvinizare a subpopulației raportat la întreaga populație subdivizată.

Raportul dintre aceste mărimi este dat de egalitatea:

Coeficientul F ST a fost propus de S. Wright în 1943 și de atunci a fost utilizat în mod repetat în analiza distribuțiilor frecvenței genelor în populațiile naturale separate. Coeficientul Wright este de mare interes, deoarece permite izolarea unor influențe importante ale subdiviziunii populației și structurii genetice. În acest scop, Wright a propus două modele originale de populație: „modelul insulei” și „izolarea prin distanță”.

model de insulă. Există două versiuni ale acestui model:

1) subdiviziunea unei specii într-un set de subpopulații de volum N eficient din punct de vedere genetic care se încrucișează liber în interiorul lor, fiecare dintre ele schimbând gene cu oricare alta cu probabilitate egală și cu aceeași intensitate m;

2) o populație panmictică mare („continent”), înconjurată de multe colonii mici izolate, diferențiate genetic („insule”), fiecare dintre ele

ryh primește gene din „continent” cu o intensitate de m pe generație. Efectele migrației înapoi pot fi neglijate.

Măsura diferențierii aleatoare a subpopulațiilor într-un astfel de sistem este varianța intergrup a frecvențelor genelor:

și, prin urmare, condiția de echilibru dintre deriva și migrarea genelor în ceea ce privește statisticile Pet poate fi scrisă ca

O soluție mai riguroasă pentru V q este dată de:

Ca o consecință a interacțiunii dintre derivă și migrație, avem o distribuție probabilă a frecvențelor genelor. În orice moment T este o funcţie de ca măsuri ale presiunii sistemice de migraţie - variații selective ale frecvenței unei gene într-o generație datorită izolării, adică derive aleatorie:

Dacă notăm cu q t frecvența genei din grupul i (p, = q t = 1) și cu q frecvența aceleiași gene în populația subdivizată în ansamblu, atunci frecvența medie a genei și varianţa sa caracteristică a acestuia va fi

În consecință, frecvențele zigoților (genotipurilor) sunt egale

NIVELURI DE BIODIVERSITATE

Comparând frecvențele genotipurilor cu frecvențele lor într-o populație caracterizată prin coeficientul de consangvinizare F, obținem raportul

Deoarece valoarea F caracterizează o populație subdivizată în ansamblu, frecvențele corespunzătoare ale genotipurilor din aceasta sunt egale cu frecvențele care ar fi caracteristice unei populații consangvinizate separate. Cu alte cuvinte, împărțirea unei populații în grupuri separate de încrucișare este echivalentă formal cu prezența consangvinizării în întreaga populație.

Formula generală pentru distribuția staționară a frecvențelor genelor în modelul insulei reprezintă funcția p a densității de probabilitate de următoarea formă:

unde p și q sunt frecvențe alelelor în subpopulații; pnq - frecvențele alelelor medii pentru populația subdivizată în ansamblu; N este dimensiunea efectivă a populației; m - coeficientul de migrare;

b) cu efect combinat de izolare, migrare și selecție

unde toate denumirile sunt aceleași ca în expresia anterioară, &W este fitness-ul mediu intralocus al populației

determinată prin însumarea aptitudinii genotipurilor, ținând cont de frecvențele acestora.

Distribuțiile staționare pot descrie:

1) distribuția frecvențelor alelelor mai multor loci din aceeași populație în cazul neutralității sau aproximativ aceeași presiune de selecție pe fiecare locus;

2) distribuția frecvențelor genelor oricărui locus în generațiile succesive ale aceleiași populații staționare;

3) distribuția frecvențelor alelelor unuia sau mai multor loci în totalitatea populațiilor izolate complet sau parțial.

Toate aceste trei tipuri sunt echivalente din punct de vedere matematic.

În modelul insular, valoarea coeficientului de migrare a genelor nu depinde de gradul de îndepărtare a populațiilor S. Wright (1943) și G. Maleko (1955, 1957) au studiat matematic aceeași populație în care intensitatea schimbului dintre subpopulațiile depinde de distanță. Acest model se numește „izolare prin distanță” și presupune o populație care este distribuită continuu pe o suprafață mare, depășind semnificativ raza activității individuale a unui individ în perioada reproductivă. Caracteristicile diferențierii locale într-un astfel de sistem depind de mărimea reproductivă sau „vecinația”, de unde provin părinții aleatoriu, precum și de dimensiunea gamei.

Potrivit lui S. Wright, dimensiunea unui cartier corespunde aproximativ cu numărul de indivizi eficienți genetic dintr-un cerc a cărui rază este egală cu de două ori deviația standard c a lungimii migrației într-o direcție într-o anumită generație, adică distanța. între locurile de naștere ale părinților și ale urmașilor. ‘

Diferențierea este foarte mare când N n ~ 20, mult mai puțin, dar totuși destul de pronunțată la N n ~ 200 și aproape corespunde panmixiei când N n = 2000.

M. Kimura (1953) a propus un alt model al structurii populaţiei. Se numește „modelul scării” și reprezintă o situație intermediară între modelul insulei lui Wright și modelele populațiilor distribuite continuu de S. Wright și G. Maleko.

Structura de scară a migrației genelor. În acest model, ca și în cea insulară, se consideră un set de colonii, una

NIVELURI DE BIODIVERSITATE

cu toate acestea, schimbul de indivizi are loc numai între coloniile învecinate și, astfel, depinde direct de distanța dintre colonii unele de altele.

La echilibru, variația interpopulației a frecvențelor genelor

intensitatea migrațiilor între coloniile adiacente, iar t t este presiunea migrației genelor din exterior asupra întregului set de colonii (corespunde coeficientului t în modelul insular al lui S. Wright). Când 0, atunci a \u003d 1 - , P \u003d 0, iar expresia se reduce

la formula Wright. Modelul insulei lui Wright este astfel un caz special al modelului ladder în absența schimbului de gene între coloniile învecinate.

Cea mai importantă caracteristică a subdiviziunii, studiată și teoretic, este capacitatea unor astfel de populații de a menține o diversitate genetică semnificativ mai mare în comparație cu populațiile panmictice de dimensiuni comparabile. Se crede că tocmai această diversitate permite populației să răspundă mai eficient la schimbările de mediu și, în urma acestora, să-și schimbe structura genotipică – teză care joacă un rol decisiv în conceptul evolutiv al lui Wright, cunoscut sub numele de „teoria echilibrului schimbător” , în care „suprafața” W este reprezentată de o hartă topografică cu vârfuri și văi pe un singur peisaj de combinații de gene. În acest model, cea mai importantă concluzie este că procesul evolutiv depinde de un echilibru în continuă schimbare între factorii de stabilitate și schimbare și că condiția cea mai favorabilă pentru aceasta este prezența unei structuri fin divizate în care izolarea și comunicarea încrucișată sunt menţinute într-un echilibru adecvat.

Ce variabilitate creează o diversitate genetică uriașă. Diversitatea genetică în populațiile umane. Selecția naturală și evoluționismul

Cauzele diversității genetice

Exemple de diversitate genetică

diversitate genetică

Selecția naturală și diversitatea genetică

Selecția naturală și evoluționismul

Plierea proteinelor

Selecția naturală și creaționismul

„Supraviețuirea celui mai potrivit” ca tautologie

Gheața din vestul Antarcticii s-a spart din interior Care sunt motivele formării unui ghețar în Antarctica

Mercurul este un metal cu proprietăți uimitoare.

Scara geologică

Scara geocronologică și istoria dezvoltării organismelor vii Tabelul la scară geocronologică internațională

Centuri seismice ale pământului Formarea centurii de pliuri alpine Himalaya

Ce variabilitate creează o diversitate genetică uriașă. Diversitatea genetică în populațiile umane. Selecția naturală și evoluționismul

Cauzele diversității genetice

Exemple de diversitate genetică

diversitate genetică

Selecția naturală și diversitatea genetică

Selecția naturală și evoluționismul

Plierea proteinelor

Selecția naturală și creaționismul

„Supraviețuirea celui mai potrivit” ca tautologie

Articole similare